Técnicas de Separación y Purificación

  • Extracción: Técnica que separa un soluto entre dos fases inmiscibles según su solubilidad. Los solventes deben ser inmiscibles y de distinta polaridad; el soluto debe preferir uno de ellos y el solvente extractor debe ser volátil.
  • Separación taninos/cafeína: Se separan al ajustar el pH: los taninos (ácidos) pasan a la fase acuosa y la cafeína (base libre) a la fase orgánica; este proceso ocurre mediante basificación + extracción.
  • Punto de ebullición: Temperatura donde la presión de vapor = presión externa, provocando que el líquido pase a estado gaseoso.
  • Destilación simple: Se utiliza para separar un líquido volátil de un sólido no volátil cuando no hay líquidos con puntos de ebullición cercanos, haciendo innecesaria la destilación fraccionada.
  • Recristalización:
    • Pasos: Disolver en caliente, enfriar para cristalizar y filtrar.
    • Finalidad: Purificar.
    • Principio: La solubilidad disminuye al enfriar.
  • Impurezas: Son solubles tanto en caliente como en frío, por lo que no precipitan y no hace falta filtrar en caliente.
  • Punto de fusión: Temperatura donde el sólido pasa a líquido y se mantiene constante.

Conceptos de Estabilidad y Reactividad

Hiperconjugación

Efecto de estabilización electrónica que consiste en la deslocalización de electrones de enlaces sigma (σ), generalmente C–H o C–C, hacia un orbital vacío o parcialmente vacío de un átomo adyacente (como en un carbocatión o doble enlace). Este fenómeno distribuye la densidad electrónica y disminuye la concentración de carga. Ejemplo: los carbocationes terciarios son más estables que los secundarios, y estos más que los primarios, debido a una mayor cantidad de enlaces C–H vecinos.

Mecanismos de Reacción

  • SN1: Ocurre en sustratos terciarios (o secundarios), con nucleófilos débiles (agua, alcoholes) y solventes próticos (poseen H unido a O o N). Se forma un carbocatión intermedio, depende solo del sustrato, suele haber racemización y pueden ocurrir reordenamientos.
  • SN2: Ocurre en sustratos primarios (o secundarios poco impedidos), con nucleófilos fuertes (OH⁻, CN⁻, I⁻) y solventes apróticos (sin H unido a O o N). Es un mecanismo en un solo paso, depende del sustrato y nucleófilo, y produce inversión de configuración.
  • E1: Ocurre en sustratos terciarios (o secundarios), con bases débiles y solventes próticos, favorecida por el calor. Se forma un carbocatión intermedio (posibles reordenamientos) y da el alqueno más sustituido.
  • E2: Ocurre con bases fuertes (OH⁻, CH₃O⁻, KOH) en cualquier tipo de sustrato. Es un mecanismo en un solo paso, sin carbocatión ni reordenamientos, y suele dar el alqueno más sustituido (o el menos sustituido si la base es voluminosa).

Nota: Configuración E (opuestos en diagonal) y Z (juntos, arriba o abajo).

Propiedades Físicas y Solubilidad

Punto de Ebullición (P.E.)

Depende de las fuerzas intermoleculares (a mayor fuerza, mayor P.E.):

  • Puentes de H (más fuertes): H unido a F, O o N (ej. OH, NH₂, COOH).
  • Dipolo–dipolo: Moléculas sin H unido a F, O, N (ej. C=O, C–O).
  • Fuerzas de London (más débiles): Moléculas no polares (ej. alcanos).

Tendencias: Mayor masa molecular, cadena más larga o estructura lineal aumentan el P.E.; mayor ramificación lo disminuye.

Solubilidad

Regla: “Lo semejante disuelve a lo semejante”.

  • En agua (polar): Compuestos polares son solubles (puentes de H). A mayor cadena carbonada, menor solubilidad.
  • Compuestos no polares: Insolubles en agua.

Guía de Selección de Mecanismos

  • Base fuerte: Favorece eliminación (E2).
  • Nucleófilo fuerte: Favorece sustitución (SN2).
  • Débil: Favorece SN1 / E1.
  • Solvente prótico: Favorece SN1 / E1.
  • Solvente aprótico: Favorece SN2.

Pasos para identificar la reacción:

  1. Identificar si el carbono es primario, secundario o terciario.
  2. Ver si hay base/nucleófilo fuerte (carga negativa).
  3. Ver si hay calor.
  4. Considerar el solvente.